试论智能电网环境下的继电保护

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  摘要:未来我国的电力产业将会朝着更加智能化的方向发展,尤其是近年来国家相关部门又确定了要投资巨额费用在城市的智能化建设领域。在这种背景下,作为我国电力产业安全运营的前提,继电保护的重要性不言而喻。本文首先介绍了我国智能电网的组成,以及不在同一个区域的综合电网和新能源电力等,并对超高压的电力传输和电子渗透还有不同的网络拓扑对于继电保护造成的不同程度的影响等进行了具体的分析。最后,阐述了广域的研究形式和对其进行保护的意义,以及相应的算法等。在此基础上提出了继电保护的几个重要思路,以期对我国电力行业的相关企业有积极的借鉴作用。
  关键词:智能电网;继电保护;广域保护
  0. 引言
  在当前社会日益发达的背景下,我国的经济有序飞速的发展,在国家的大力支持下建立了大量的示范性工程,不仅使我国的电力结构发生了巨大的变化,同时也使得我国的电网功能变得比以前更加智能化。综合化了传统的电网业务,同时我国的信息产业逐渐多元化也为智能电网的安全稳定运行创造了有利的条件。本文在介绍了智能电网结构的基础上,对当前我国智能电网建设所面临的问题进行分析,例如:广域保护、超高压传输、网络拓扑等。希望本文提出的一些保护措施能够促进我国智能电网背景下的继电保护。
  1. 我国智能电网背景下继电保护的组成
  继电保护是电力行业实现数据的通信以及电力保护和安全控制以及环境监测等一体化综合发展的前提,作为监测设备安全的重要手段,将来继电保护将会朝着更加网络化以及智能化的方向发展。在电网的智能发展背景下,对整个系统的发电方式分布化以及供电方式的交互等都有较高的要求。这主要从以下两个方面来考虑。
  首先,目前社会上各个行业的日益发展与智能电网的发展相得益彰。这就为继电保护的探索创造了优越的条件。另外通信产业以及计算机信息技术的不断发展使得数字技术被广泛应用于智能电网的监控。一般均是借助于相应的传感器来实现发电和电力的传输以及电力的供应和分配等来实现。基于以上设备得到的信息可以监测系统的运行状况,并整合和分析相应的数据以实现远距离的修正和实时监控。
  其次,就相应的保护装置,不仅要依靠特定的设备的运行信息来配合完成保护功能。除此之外,还要清楚被保护对象的基本信息,以实现对故障的快速隔离,迅速的实现自我恢复,这样就可以避免大量的停电事件发生。当然,这需要在系统的故障能够被准确识别的前提下才可以。因此来说,在智能电网进行继电保护的过程中,并不只是跳本保护对象,同时也针对其他的节点进行连跳或者命令跳。
  2. 智能电网环境下继电保护的相应变化
  由于传统的电力系统在很大程度上与智能电网都有很大的差距,传统的电力系统并没有借助于数字化和信息化的技术,而智能电网则是借助于这些大大改善了电能的传输特点,同时也在继电保护方面有了一些变化,以适应智能电网的需求。
  2.1保护定值的适时调整
  在传统的继电保护中,主要是依靠人工来对系统的运行方式以及不同的潮流和路线等来修正相关的信息。在智能电网中则是借助其灵活的方式来实现自适应的定值保护。下图所示即为智能电网的结构,其中D就是电源点的一个,不仅能够进行电网的介入也可以实现微网的孤岛运行,这样就使得D电源点具有不确定的潮流方向,以便实现远距离的电流等的保护。但这必须在所保护的定值能够按照系统的实时变化来调整。如此,继电保护线路不仅要有本线路的电气量同时也涵盖了该线路周边的所有线路的运行情况,并结合相关的所有信息来实时修改需要保护的定值。下面图中,一旦N4节点和系统解开之后,将会出现它所保护的另外两个线路退出运行的现象。这样,线路L1和L2就会重新分配潮流,进而合成一条路线,不过在此次之后将会有N2和N3来保护L1和L2。由图可知,这样就会使得电路的阻抗以及线路的长度发生变化,N3,N2节点处就应该来对装置的定值以及范围等进行调整。
  图1 智能电网网络结构图
  之后,设备所处的环境对于所要保护的定值带来的影响必须被考虑在内,线路中过载保护的定值必须被实时修改,功率的调整则是通过智能电网来对输电线路的一些参数如:温度和容量等来进行监控。并借助传感器掌控实时的信息,以使其尽量达到运营的极限,能够承受上述变化造成的影响。
  2.2安全自动装置性能的提高
  在实际的操作中,常借助于先进的向量测量以及相应的广域测量技术来对早已搭建成功的网络实现提高相应自动装置的性能以及其对时间的敏感性。并且为了保证不会有大面积停电事故现象的发生,配备有相应的自动安全装置来进行延时整定。
  3. 继电保护重点对象
  为了和当今电网改革的大趋势相符合,继电保护的对象和方向应该朝着元件保护和广域保护两个方向发展,并对这两个方向实施重点研究。
  3.1单元件保护
  单元件主要是指发电机以及系统的直流电路还有变压器等,主要目标是改进传统的保护方式和研究新的原理方法。
  在电机方面,要注重发电机的保护,重点研究其内部电路,尤其是砸回电路。对于保护方案的制定上要细致有条理,准确的进行计算以及灵敏度的校验等等。并保证后备保护中过磁激现象以及反时限流等现象的出现,这些都要依据相应的电机承受能力来确定。同时,电机中转子以及定子的接地和可靠性保护也需要注意。在电机的不同步以及失磁等方面的研究要进一步的深入。
  在变压器方面,要注重励磁涌流的识别。励磁涌流具有高度的随机性以及混淆性等各种各样的特征,目前已有的方案并不是非常完美,所以对于变压器内部的故障分析以及保护仍将是未来继电保护的重点内容。
  3.2 广域保护
  广域保护基于高速的实时通信,保护系统中涵盖了多点类型信息,作为当下继电保护领域重点关注的对象,对于继电保护的配置方式进行了革新,并且在动作性能上有显著的提升。在常用的广域后备元件故障的算法保护中,借助同步电气量来实现故障元件识别的方法最为重要。它具有较高的灵敏性和扩展性,并且很少受过渡电阻和振荡等现象的影响,是在以前元件电流差动基础上的扩展。一般借助“大圆套小圆”等方式来对设备的可靠性进行判别。另外也可以借助于故障后面各个节点的正向故障分量来对故障的大致位置进行定位,之后借助差动原理筛选故障元件。这样更能增加保护的效率和准确性。这种方法的优越性能使得其常作为继电保护首要选择的原理。
  4. 结束语
  综上所述,智能电网的发展和不断建设对于我国的电力行业实现电力的运输和分配以及使用等各个环节等都有重大的影响。并且严重冲击了我国的传统继电保护行业,使其环境发生了重大的变革,并且从更高的层次对继电保护提出了要求。借助智能电网的信息平台,使得其拥有了广域信息保护资格,在未来有可能借助方式的转变来对继电保护的性能进行大幅度的提升。并且改进了我国传统电力行业的单元件环节,例如:发电机、交流和直流线路以及变压器等原理进行了改进。对于传统的单元件问题予以消除,进一步开发出更多类型的广域保护系统,自觉的对电网后备的保护功能进行承担,达到了可靠性高、动作迅速、配置较为简便的目的,进一步保证了电网的运行效率和安全性。
  参考文献
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